TAWS – ten skrót stał się w Polsce powszechnie znany za sprawą katastrofy prezydenckiego Tu-154M w Smoleńsku 10 kwietnia 2010 roku. Komisja badająca ten wypadek odniosła się w swym raporcie do działania zainstalowanego w samolocie systemu TAWS i braku reakcji załogi na jego ostrzeżenia oraz alarmy. Wydaje się jednak, że część opinii publicznej nie przyjęła do wiadomości opinii specjalistów, nie rozumiejąc roli i znaczenia tego systemu dla bezpieczeństwa lotniczego.

Czym jest TAWS lub GPWS/EGPWS?

Aby odpowiedzieć na tak postawione pytanie, należy sięgnąć do historii lotnictwa i przywołać kolejny skrót – CFIT.

Od zarania lotnictwa zdarzały się wypadki, którym ulegały sprawne technicznie samoloty, pilotowane przez zdrowe i przytomne załogi. Ich przyczyny określano jako „błąd pilota” i na tym zamykano badanie. Jednak pod koniec lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku zaczęto statystycznie analizować wypadki lotnicze, w których sterowany przez pilotów, sprawny technicznie samolot zderzał się z terenem. W ten sposób zdefiniowano grupę wypadków, którą w latach siedemdziesiątych specjaliści z firmy Boeing nazwali CFIT – Controlled Flight Into Terrain, czyli sterowany lot samolotu w kierunku terenu. Liczba tych wypadków zbliżała się do czterech w roku, co było nie do zaakceptowania. W efekcie analizy tego typu zdarzeń, postanowiono stworzyć urządzenie, ostrzegające załogę przed niebezpiecznym zbliżaniem się do terenu i uczynić je obowiązkowym wyposażeniem samolotów komunikacyjnych.

Urządzenie takie opracował na początku lat siedemdziesiątych inżynier Donald Bateman z firmy Honeywell. Nazwano je GPWS, czyli Ground Proximity Warning System – system ostrzegający przed bliskością ziemi, a jego twórca uznawany jest dziś w branży za osobę, której dzieło ocaliło najwięcej istnień ludzkich w historii lotnictwa.

Pierwsze zalecenia dotyczące stosowania tego systemu w lotnictwie NTSB (National Transport Safety Board – organizacja zajmująca się badaniem wypadków lotniczych w USA) sformułowała na początku lat siedemdziesiątych, a już w roku 1974 FAA (Federal Aviation Administration, amerykański nadzór lotniczy) wprowadziła obowiązek instalowania urządzeń tego typu w samolotach komunikacyjnych. Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego ICAO (International Civil Aviation Organization) zaleciła stosowanie tego typu urządzeń w roku 1979 (ICAO nie stanowi prawa, jedynie proponuje standardy i procedury).

Pierwsze urządzenia GPWS działały bardzo skutecznie, wykorzystując wysokościomierz radiowy stanowiący wyposażenie każdego samolotu komunikacyjnego. Podstawę do generowania sygnału alarmowego stanowiła w nim prędkość zniżania, wyliczona w oparciu o zmianę wysokości nad terenem (mierzonej przez wysokościomierz radiowy) w korelacji z prędkością postępową samolotu. Na wczesnym etapie rozwoju technicznego urządzenie to dało bardzo radykalną poprawę bezpieczeństwa, jednak nie pozostawiało załodze zbyt wiele czasu na reakcję. Szybka zmiana wysokości radiowej generowała alarm, który dawał załodze czas niezbędny na wykonanie odpowiedniego manewru w przypadku lotu nad równiną, jednak ostrzeżenie mogło przychodzić zbyt późno w przypadku lotu nad terenem górzystym.

W efekcie prac nad udoskonaleniem systemu, w roku 1996 firma Honeywell wprowadziła na rynek jego kolejną generację, nazwaną EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System). Była to prawdziwa rewolucja w dziedzinie unikania wypadków kategorii CFIT. W wersji EGPWS urządzenie współpracowało nie tylko z wysokościomierzami samolotu, ale również z odbiornikiem sygnału GPS (Global Positioning System). Pozycja samolotu określana była na podstawie czterech elementów: długości i szerokości geograficznej, wysokości oraz czasu. Te cztery wymiary dawały możliwość określenia pozycji samolotu, a system porównywał ją z trójwymiarową cyfrową mapą, zawierającą informacje o ukształtowaniu terenu oraz przeszkodach. Mimo tego, że sygnał pochodzący z wojskowego systemu GPS miał dokładność określania pozycji zaniżoną do 100 metrów, w połączeniu z mapami terenu umożliwiał generowanie alarmów o niebezpiecznym zbliżaniu się do ziemi dużo wcześniej, niż poprzednio. Ostrzeżenia pojawiają się w tym systemie już 50 sekund przed obliczaną przez system kolizją, a alarmy nakazujące natychmiastowe działanie pojawiają się na 30 sekund przed możliwością kolizji. Dokładność i precyzja systemu EGPWS wzrosła jeszcze bardziej po 2000 roku, gdy decyzją prezydenta USA sygnał GPS przestał być zniekształcany przez armię i osiągnięto parametry określania dokładności pozycji samolotu od 4 do 12 metrów.

Urządzenia produkowane przez innych producentów z powodu zastrzeżeń patentowych firmy Honeywell nie mogły nosić nazwy GPWS, dlatego nazwano je TAWS (Terrain Awareness and Warning System) – system ostrzegający przed zbliżaniem się do terenu. Nazwa systemu TAWS została przyjęta oficjalnie przez FAA oraz EASA (European Aviation Safety Agency – Europejską Agencję Bezpieczeństwa Lotniczego) i w tej chwili wszystkie istniejące przepisy odnoszą się do urządzeń TAWS. W standardach opracowanych przez ICAO w dalszym ciągu stosowana jest nazwa GPWS. Należy jednak pamiętać, że TAWS jest funkcjonalnym odpowiednikiem EGPWS, a nazwa GPWS używana jest potocznie do określenia urządzeń starszej generacji.

Dlaczego TAWS ma tak olbrzymi wpływ na bezpieczeństwo operacji lotniczych?

Podczas planowania lotu należy zadbać o zapewnienie wysokości gwarantującej bezpieczne przewyższenie nad przeszkodami, pozwalające uniknąć kolizji z terenem. Kwestia ta staje się kluczowa zwłaszcza podczas podejścia do lądowania, będącego najbardziej krytyczną fazą lotu. Podejście musi przebiegać po określonej trasie i profilu zniżania, tak, aby w każdym momencie zapewnić odpowiednią wysokość zarówno nad terenem, jak i przeszkodami otaczającymi lotnisko. Wszelkie odchylenia zarówno od kierunku lądowania, jak i jego profilu stanowią śmiertelne zagrożenie i muszą być natychmiast korygowane. Szkolenie i trening pilotów powinny być prowadzone w taki sposób, aby nauczyć załogi spełniania kryteriów stabilizacji podejścia do lądowania. Podczas podejścia załoga powinna zapewnić odpowiednią konfigurację samolotu (pozycja klap odpowiednia do lądowania, wypuszczone podwozie), a także utrzymywać i weryfikować właściwą prędkość lotu, prędkość opadania, moc silników, dopuszczalne odchylenie od osi pasa i założonej ścieżki schodzenia. Do tego załoga sprawdza wysokość i odległość przechwycenia ścieżki zniżania oraz wysokość przelotu nad określonymi elementami systemu lądowania, czyli np. radiolatarniami. Czynności te wykonywane są przez lądującą załogę podczas całego podejścia niezależnie od informacji dostarczanej przez kontrolerów lotu. Gdy załoga lub kontrolerzy popełnią błąd w ocenie położenia samolotu względem kursu lądowania lub ścieżki zniżania, urządzenie TAWS sygnalizuje to i daje możliwość uniknięcia kolizji z terenem. Dlatego tak ważne jest, aby sygnały pochodzące z tego systemu były przez załogę traktowane jako ostateczne ostrzeżenie i polecenie wykonania natychmiastowego manewru.

Jakie sygnały generuje system TAWS?

TAWS monitoruje następujące parametry i generuje odpowiednie komunikaty:

1. Prędkość opadania samolotu – przy nadmiernych wartościach pojawia się ostrzeżenie „SINK RATE”, a potem alarm „PULL UP”

2. Zbliżanie się do terenu – najpierw ostrzeżenie „TERRAIN AHEAD”, potem alarm „TERRAIN – PULL UP”.

3. Zniżanie samolotu po starcie – ostrzeżenie „DON’T SINK”

4. Niewłaściwa konfiguracja samolotu – ostrzeżenia „TOO LOW – TERRAIN”, „TOO LOW – GEAR”, „TOO LOW, FLAPS”.

5. Przekroczenie wysokości 500 stóp. Ostrzeżenie „FIVE HUNDRED”

6. Odejście od ścieżki zniżania. Ostrzeżenie „GLIDE SLOPE”

7. Nadmierne przechylenie. Ostrzeżenie „BANK ANGLE”

8. Zjawisko uskoku wiatru. Ostrzeżenie „WINDSHEAR”.

Jak widać, system ten jest bardzo użyteczny i monitoruje bardzo wiele elementów.

TAWS generuje ostrzeżenia i alarmy wtedy, gdy załoga popełnia błędy w działaniu.

Przy prawidłowo przeprowadzonym manewrze lądowania system TAWS milczy.

TAWS uaktywnia się wtedy, gdy zagrożone jest bezpieczeństwo lotu. To nie jest urządzenie wspomagające pilotów podczas lądowania. To jest urządzenie ratujące życie osób lecących samolotem.

Alarmy TAWS to KRZYK ROZPACZY samolotu. POMYLIŁEŚ SIĘ – OSTRZEGAM CIĘ – RATUJ SIĘ, PRZERWIJ ZNIŻANIE I UCIEKAJ DO GÓRY! To właśnie znaczy PULL UP.

Gdy pojawia się ten komunikat, nie ma już czasu na dyskusje. Jedyne, co powinien zrobić pilot, to odłączyć autopilota, przerwać zniżanie, zwiększyć moc do maksymalnej i wznosić się z maksymalnym kątem wznoszenia.

MUSI TO ZROBIĆ NATYCHMIAST PO ALARMIE PULL UP.

10 kwietnia 2010 roku podczas podejścia do lądowania samolotu Tu-154M system TAWS działał prawidłowo. Przekazał załodze wszystkie możliwe w tamtej sytuacji i konfiguracji samolotu ostrzeżenia i alarmy. Przypomnijmy: ostrzeżenia pojawiają się 50 sekund przed przewidywaną kolizją, alarmy 30 sekund przed przewidywaną kolizją. TAWS był ostatnią barierą chroniącą samolot przed wypadkiem. W tym locie załoga niewłaściwie zareagowała na aktywność systemu TAWS. Ostatnia bariera została przełamana...

Pełna analiza czynności załogi, pracy kontrolerów ruchu lotniczego oraz działania systemu TAWS znajduje się w Raporcie KBWLLP.

Poniżej zamieszczamy wyciągi z instrukcji systemu TAWS, dostępnej pilotom 36 SPLT, gdzie opisano czynności niezbędne po wystąpieniu ostrzeżeń i alarmów systemu.

Gdyby załoga wykonała nakazane manewry, nie doszłoby do wypadku kategorii CFIT, a system TAWS pomógłby ocalić kolejne istnienia ludzkie...

O systemie TAWS i przyrządach w kabinie pilotów opowiadamy również w wideoblogu.